李家洋在江西省上高縣查看雙季早粳稻長(cháng)勢。馮麗妃/攝糧食安全是國家安全的重要基礎。如何用世界8%的耕地養活世界20%的人口？種子是農業(yè)的“芯片”，育種創(chuàng )新是糧食安全的重要保障。憑借“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設計”研究，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)遺傳發(fā)育所）研究員李家洋團隊榮獲2017年度國家自然科學(xué)獎一等獎。這一中國自然科學(xué)領(lǐng)域的最高獎項，正是該團隊十余年來(lái)不忘初心、牢記使命，誓為祖國種好一棵水稻的最佳寫(xiě)照。今年是李家洋赴美留學(xué)回國的第三十個(gè)年頭，這期間他始終走在我國植物遺傳學(xué)研究創(chuàng )新的最前沿——率先在國內建立模式植物擬南芥分子遺傳學(xué)研究體系、率先利用圖位克隆法分離出主糧作物水稻的功能基因、率先在中國提出分子設計育種理念。他帶領(lǐng)團隊從基礎研究走向田間育種，為我國不同稻區“精準設計”出一系列國審水稻新品種，并播種在祖國大地上。談及堅持創(chuàng )新的源泉，李家洋近日在接受《中國科學(xué)報》采訪(fǎng)時(shí)直言：“國家需求這個(gè)動(dòng)力植根于我的思想深處?！币粋€(gè)夢(mèng)想，撐起迎難而上的底氣李家洋出生于安徽省肥西縣一個(gè)農民家庭，高中畢業(yè)時(shí)，十年動(dòng)蕩尚未結束。他曾在建筑工地當學(xué)徒，白天搬磚、挖地基、抬水泥，晚上就在燈光昏暗、人聲嘈雜的集體宿舍看書(shū)。憑著(zhù)這股“鉆”勁兒，他在1977年搭上中國恢復高考的“首班列車(chē)”，考入安徽農學(xué)院（安徽農業(yè)大學(xué)前身）。大學(xué)期間，學(xué)習林學(xué)專(zhuān)業(yè)的他對處于生命科學(xué)前沿的分子遺傳學(xué)產(chǎn)生了興趣，于是發(fā)憤自學(xué)，終于在1981年如愿考上中國科學(xué)院遺傳研究所（遺傳發(fā)育所前身）碩士研究生。在跟隨導師李繼耕研究員做細胞質(zhì)不育研究的過(guò)程中，李家洋逐漸樹(shù)立了一個(gè)夢(mèng)想——掌握最先進(jìn)的知識，培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的作物，讓老百姓吃得飽、吃得好。1985年，李家洋赴美留學(xué)，在布蘭迪斯大學(xué)攻讀博士學(xué)位。1991年，在選擇博士后方向時(shí)，美國哈佛大學(xué)生化系和醫學(xué)院的兩位教授都向他投來(lái)“橄欖枝”，但心中的夢(mèng)想讓他抵住了“名?！钡恼T惑，選擇到美國康奈爾大學(xué)從事植物分子遺傳學(xué)博士后研究。李家洋回國前，身邊曾有不少人勸他慎重考慮，因為當時(shí)的中國科研基礎薄弱，回國后可能會(huì )跟不上世界最前沿研究的發(fā)展速度。但他沒(méi)有猶豫。1994年，李家洋回到北京，奔赴一場(chǎng)期待已久的逐夢(mèng)之旅?；氐竭z傳發(fā)育所后，李家洋在30多平方米的舊實(shí)驗室里白手起家。缺經(jīng)費、沒(méi)設備，他和課題組就用別人用過(guò)的舊試驗臺和淘汰的儀器設備。在這種條件下實(shí)現夢(mèng)想，李家洋做好了“打持久戰”的準備。一開(kāi)始，為了讓課題組“活下去”，他把目標放在研究周期較短的模式植物擬南芥上，希望在國內建立起分子遺傳學(xué)研究體系?！爱敃r(shí)的遺傳發(fā)育所，乃至整個(gè)中國，很多研究是奔著(zhù)出一個(gè)品種去的，對背后分子遺傳機制的分析很少，這方面有比較大的創(chuàng )新空間?！崩罴已蠡貞?。很快，李家洋課題組成為國內第一個(gè)讓擬南芥在實(shí)驗室里發(fā)芽、開(kāi)花、結籽的團隊?；诖?，他帶領(lǐng)課題組在國家杰出青年科學(xué)基金等項目的支持下，向當時(shí)分子遺傳學(xué)研究最前沿的兩大技術(shù)——基因圖位克隆技術(shù)和基因定點(diǎn)整合技術(shù)發(fā)起攻關(guān)。其中，他們在圖位克隆技術(shù)研究方面獲得了巨大成功。2000年，李家洋帶領(lǐng)課題組從擬南芥的2萬(wàn)多個(gè)基因中大海撈針，采用圖位克隆法分離出導致細胞死亡的基因并解釋了背后機制。這是我國科學(xué)家首次利用圖位克隆法把高等生物的一個(gè)功能基因從諸多基因中分離出來(lái)，奠定了我國基因圖位克隆的基礎。這項研究也為李家洋在水稻育種中進(jìn)行基因克隆提供了技術(shù)路線(xiàn)。一個(gè)理念，掀起一場(chǎng)育種革命擬南芥研究只是短期目標，李家洋從未放下用所學(xué)為作物增產(chǎn)、保障國家糧食安全的初衷。1997年，實(shí)驗室剛剛穩定下來(lái)，他決定研究我國最重要的糧食作物——水稻。那時(shí)候，李家洋通常晚上11點(diǎn)后才從實(shí)驗室回家。在實(shí)驗室，他經(jīng)常碰到中國水稻研究所的錢(qián)前博士，后者當時(shí)在遺傳發(fā)育所研究員朱立煌實(shí)驗室做水稻研究。兩人經(jīng)常一起討論如何開(kāi)展水稻遺傳育種，隨著(zhù)討論的深入，他們的思路越來(lái)越清晰?！八咀钪匾男誀钍钱a(chǎn)量，產(chǎn)量性狀中最難的又是分蘗數調控機理研究，我們就決定從水稻分蘗做起?！崩罴已笳f(shuō)。經(jīng)過(guò)7年研究，他們通過(guò)圖位克隆技術(shù)克隆了調控水稻分蘗的關(guān)鍵基因——MOC1。當時(shí)，農業(yè)科學(xué)家普遍認為水稻分蘗由復雜的遺傳網(wǎng)絡(luò )決定，這一單基因調控模式的發(fā)現，成為我國水稻功能基因組學(xué)發(fā)展的一個(gè)里程碑，讓我國水稻功能基因組研究進(jìn)入高速發(fā)展期。相關(guān)研究2003年發(fā)表于《自然》，并入選年度中國十大科技進(jìn)展新聞，還獲得2005年度國家自然科學(xué)獎二等獎。實(shí)現了“從0到1”的突破后，李家洋繼續帶領(lǐng)團隊成員克隆出影響水稻分蘗數目、株高、分蘗角度、穗大小、穗型、莖稈強度等株型特征的一系列重要基因。更關(guān)鍵的是，他們發(fā)現了理想株型形成的關(guān)鍵基因IPA1，解析了IPA1介導的株型發(fā)育分子機理與調控網(wǎng)絡(luò )。這些關(guān)鍵基因的克隆和功能解析，以及基因組測序技術(shù)、生物信息技術(shù)等現代生命科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為解析生物復雜性狀的遺傳調控網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)機遇，也為育種技術(shù)的創(chuàng )新帶來(lái)新希望。當時(shí)，我國常規育種正遭遇發(fā)展瓶頸。育種學(xué)家選擇親本時(shí)不知道哪個(gè)基因控制哪個(gè)性狀，只能靠經(jīng)驗，通過(guò)一代代雜交選育出新品種。這不僅使育種周期變長(cháng)，往往需要8到10年，而且品種間遺傳多樣性狹窄、效率較低，越來(lái)越難選育出有突破性的優(yōu)異品種。在此背景下，李家洋提出“分子設計”育種的理念：“像設計工業(yè)產(chǎn)品一樣，通過(guò)把高產(chǎn)、抗病、優(yōu)質(zhì)的基因模塊‘組裝’起來(lái)，‘設計’出理想的種子?！边@一新理念的提出，將中國的育種技術(shù)理念推向了世界前沿。2013年8月，中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項（A類(lèi)）“分子模塊設計育種創(chuàng )新體系”啟動(dòng)。通過(guò)4個(gè)項目、12個(gè)課題、64個(gè)子課題和144個(gè)任務(wù)專(zhuān)題，2100多名科學(xué)家嘗試利用這個(gè)新科技手段，掀起一場(chǎng)育種革命。經(jīng)過(guò)5年攻關(guān)，該專(zhuān)項在種質(zhì)資源挖掘、設計品種培育及通用技術(shù)研發(fā)等方面取得一批重要成果——創(chuàng )建了分子模塊設計育種技術(shù)體系，創(chuàng )制了水稻、大豆、小麥和鯉魚(yú)新品系200個(gè)，審定了新品種27個(gè)，并在主產(chǎn)區進(jìn)行了大范圍推廣。李家洋帶領(lǐng)課題組“精準設計”的多個(gè)水稻新品種已播撒到我國數千萬(wàn)畝稻田。在長(cháng)江中下游稻區，他們培育的“嘉優(yōu)中科”系列超高產(chǎn)、早熟、抗稻瘟病的秈粳雜交稻，畝產(chǎn)達到900公斤，比當地主栽的普通品種增產(chǎn)20%以上。在東北稻區，他們培育的“中科804”以及“中科發(fā)”系列品種產(chǎn)量高、口感好、出米率高、高抗倒伏和稻瘟病，其中僅“中科發(fā)5號”累計種植面積就達2000多萬(wàn)畝。從基礎理論研究到成果轉化落地，分子模塊設計育種推動(dòng)了我國育種技術(shù)的跨越式發(fā)展，為保障我國糧食安全提供了科技支撐。2017年，李家洋與合作者完成的“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設計”獲得國家自然科學(xué)獎一等獎。國家最高科技獎得主李振聲院士評價(jià)，這是繼水稻矮稈化“綠色革命”和雜交水稻之后的第三次重大突破，標志著(zhù)“新綠色革命”的開(kāi)始。一粒種子，譜寫(xiě)一生奮斗目標30年來(lái)，李家洋帶領(lǐng)團隊獲得了一項項沉甸甸的榮譽(yù)。除了前述的兩項國家自然科學(xué)獎，他們的成果還先后6次入選“中國科學(xué)十大進(jìn)展”和“中國十大科技進(jìn)展新聞”。李家洋本人也先后獲得中國科學(xué)院杰出科技成就獎、未來(lái)科學(xué)大獎、陳嘉庚科學(xué)獎等科技獎勵，并獲得中國科學(xué)院院士、美國科學(xué)院外籍院士、德國科學(xué)院院士等多個(gè)院士榮譽(yù)稱(chēng)號?！昂眠\從來(lái)不會(huì )無(wú)緣無(wú)故降臨到一個(gè)人頭上?！崩罴已蟮摹袄洗顧n”、中國科學(xué)院院士韓斌舉例說(shuō)，在水稻株型研究方面，李家洋在世界上數一數二，這是因為他花費大量精力，把世界上所有水稻株型幾乎研究遍了。如今，他仍在稻田里堅持創(chuàng )新?！拔覈?個(gè)水稻主產(chǎn)區，其中4個(gè)是戰略區。至少在我心中，有4個(gè)稻區肯定要考慮布局新品種?！崩罴已髮Α吨袊茖W(xué)報》說(shuō)。由于每個(gè)稻區的氣候、土壤條件都不一樣，李家洋計劃從長(cháng)江中下游到東北，再到華中、華南，針對一個(gè)個(gè)稻區因地制宜培育不同水稻優(yōu)異新品種。2020年以來(lái)，他帶領(lǐng)團隊填補育種空白，在長(cháng)江中下游地區育出多個(gè)雙季早粳稻新品系，實(shí)現了我國早粳稻“零的突破”，并推動(dòng)建立了我國首個(gè)早粳稻審定標準，有望讓中國老百姓提前一個(gè)季度吃上好吃的新粳米。如今，作為崖洲灣國家實(shí)驗室主任，李家洋一邊馬不停蹄地“招兵買(mǎi)馬”，組建人才隊伍，推動(dòng)這個(gè)國家級種子科學(xué)技術(shù)研究與種業(yè)創(chuàng )新平臺盡快建設發(fā)展；一邊堅持開(kāi)展育種科學(xué)與技術(shù)研究?！拔蚁嘈?，只要不斷努力、埋頭苦干，我們的科學(xué)與技術(shù)研究就能如同一粒粒種子，破土發(fā)芽，拔節生長(cháng)，最終孕育出豐碩果實(shí)，為糧食安全和農民富裕作出貢獻?！崩罴已笳f(shuō)?！白隹蒲幸幸粋€(gè)遠大的目標，這個(gè)目標要高于‘找工作、謀飯碗’，也要高于對社會(huì )身份和地位的追求?！彼膭钋嗄昕茖W(xué)家要敢于觸碰并最終攻克最具挑戰性的難題，把個(gè)人追求與國家需求結合在一起，創(chuàng )造屬于自己、屬于這個(gè)時(shí)代的歷史。（原載于《中國科學(xué)報》?2024-04-30?第1版?要聞）